长期施用化肥对南方稻田土壤酸化和盐基离子损失的影响

【目的】利用长期定位试验评估氮、磷、钾化肥配施对土壤酸化程度、交换性铝产生量和盐基离子损失量的影响,为维持土壤健康生产和农田可持续利用提供依据。【方法】采用始于1984年的肥料长期定位试验,选取不施肥(CK),磷钾肥配施(PK)、氮磷肥配施(NP)、氮钾肥配施(NK)和氮磷钾肥配施(NPK)5个处理,采集每个处理的0—10、10—20、20—40和40—60 cm土层土样,分析土壤pH、交换性酸、交换性盐基离子总量、交换性盐基离子累积量、酸碱缓冲容量和酸化速率等指标。【结果】经过连续33年不同施肥处理的定向培育后,CK、PK、NP、NK和NPK处理0—20 cm土层pH较试验前分别下降0.82、0.91、1.13、0.8和1.19个pH单位,导致表层土壤明显酸化,酸化速率分别达到了1.10、1.22、1.46、1.13和1.58 kmol·hm^(-2)·a^(-1)。与CK处理相比,NP和NPK处理的0—40 cm土层显著酸化,土壤pH分别下降0.28—0.38和0.35—0.46个单位,土壤交换性酸分别增加了35.5%—110.0%和30.4%—120.5%,特别是交换性铝分别增加56.2%—157.6%和73.7%—189.8%,土壤交换性盐基离子总量分别减少6.3%—14.9%和9.9%—13.2%,盐基饱和度降低2.9—14.9和2.6—15.4个百分点;NK处理的0—20 cm土层略有酸化,土壤交换性酸增加53.5%—55.0%,盐基饱和度降低6.0—7.1个百分点;PK处理的0—60 cm土壤酸化均不明显,土壤交换性酸增加和交换性盐基离子总量减少差异均不显著。【结论】长期施化肥对土壤酸化程度和盐基离子损失量的影响表现出明显差异。其中,NPK和NP长期处理加剧土壤酸化进程,且酸化深度到达40 cm,盐基离子损失量和交换性铝的产生量大幅增加,初步估算施用化肥导致土壤pH降低1个单位,土壤交换性盐基离子的损失量约是土壤交换性酸增加量的一倍左右;长期磷钾配施、氮钾配施对土壤酸化的影响较小,盐基离子损失量和交换性铝增加量相对较少。

紫云英长期还田对稻田土壤DOM和Cd形态影响研究

长期种植和翻压紫云英能够显著提高土壤中有机质(SOM)和水溶性有机物(DOM)的含量,影响土壤颗粒对重金属镉(Cd)的吸附行为和Cd在土壤中的形态,了解该条件下Cd在不同土层中的特征对紫云英的进一步推广种植具有重要意义。以余江区(YJ)、南昌县(NC)、丰城市(FC)3地长期种植和翻压紫云英处理(F+M)和化肥处理(F)的定位试验点为研究对象,测试了不同层次土壤中SOM、水溶性有机碳(DOC)含量、Cd总量和形态、DOM三维荧光,以期探明紫云英长期还田模式下不同土层中DOM成分的差异及其对Cd含量和形态影响。结果显示,NC和FC试验点F+M处理耕作层土壤(0-20 cm)中SOM的含量显著高于F处理,分别提高16.8%和10.5%。同一土层中土壤Cd活性呈现F+M处理>F处理的趋势。紫云英DOM主要在耕作层和中层(20-40cm)土壤中迁移,YJ、NC、FC试验点中,F+M处理耕作层土壤中DOC含量比F处理分别提高17.0%、58.1%和33.7%,中层土壤中DOC含量分别提高43.0%、36.7%和11.2%。种植和翻压紫云英降低了DOM中类蛋白质组分的占比,增加了类腐殖质组分的占比,耕作层、中层和深层土壤(40-60 cm)中,3个试验点F处理DOM中类蛋白质的平均占比分别为7.34%、16.7%、23.9%,占比分别是F+M处理的1.26、1.92和1.54倍。类蛋白质组分的深层迁移能力大于类腐殖质组分。逐步回归分析表明,有生物活性的Cd形态占比与土壤SOM、类色氨酸含量存在负相关关系,与类富里酸含量存在正相关关系,其系数分别为-2.170、-0.760和0.239。常年种植和翻压紫云英通过影响土壤SOM总量以及DOM组分对土壤Cd表现出一定的活化潜力。